ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТОГО ХРАНЕНИЯ СЕРЫ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

 

Есенаманова М.С., Сарбасова А.Д.

Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова, г.Атырау, Республика Казахстан

 

Сера – это основной химический элемент, широко распространенный в природе. В небольших количествах он есть во всех живых существах, включая человеческий организм. Сера составляет 0,005% земной коры и часто скапливается в больших вулканов. Большие залежи серы есть во многих регионах мира, в том числе в южной Италии, на юге США, в Японии, Мексике и Средней Азии.

Сера также имеется в различных объемах в сырой и природном газе. Например,  в нефти добываемой в Казахстане, присутствует так называемый «сернистый газ», который на 14% состоит из сероводорода. Сероводород обладает неприятном запахом и часто передает сере запах тухлых яиц (в очищенном газе серы практически нет) на ГПЗ РК происходит удаление сероводорода из сырой нефти и попутного газа и превращение его в элементарную серу.

Элементарная сера – это твердое вещество желтого цвета, которое не предоставляет никакой  опасности. Однако некоторые соединения серы предоставляют опасность и требуют соответствующего обращения. Скопление серной пыли может взорваться, если не проявлять соответствующей осторожности. Сыпучая сера и серная пыль – это горючее вещество, при горении которого образуется двуокись серы (SO2). Однако такие возгорания случаются редко /1/.

Сера относится к числу наиболее распространенных и важных элементов географической оболочки. Она используется с древнейших времен в медицине, сельском хозяйстве и других сферах человеческой деятельности. В XIX-XX вв. мощным стимулом для развития мировой серодобывающей промышленности стало производство серной кислоты. Кроме того, с 1930-х годов XX в. в связи с освоением углеводородных ресурсов недр возникла необходимость параллельного извлечения серы из попутных газов, нефтей и битуминозных песков.

Элементарная сера известна как нетоксичная и не представляет опасности для людей  или животных. Фактически, элементарную серу можно есть в небольших количествах без вреда здоровью (однако нет пользы от поедания серы, так как сера в данной форме не перерабатывается организмом). Элементарная сера не является канцерогенным веществом. Во многих случаях, элементарная сера похожа на почву. Единственным отрицательным воздействием, является то, что как и с обыкновенной почвенной пылью, вдыхание серной пыли может вызвать некоторое раздражение. Поэтому, при необходимости хранения больших объемов серы, она хранится в безопасной твёрдой форме, которая практически не содержит пыли.

В настоящее время производство серы резко выделяется из числа других добывающих отраслей тем, что с экологической точки зрения более важной проблемой является не достижение серной промышленностью состояния устойчивого развития, а решение вопросов безопасного хранения или даже захоронения добываемой серы. В отличие от других отраслей добывающей промышленности, где основные усилия направлены на поиск более эффективных методов получения требуемого компонента на фоне сокращающихся его мировых запасов, ведущие компании серной отрасли озабочены, прежде всего поиском новых путей безопасного обращения с добытым ими ресурсом.

Последовательное ужесточение природоохранного законодательства и соответствующих стандартов, с одной стороны, и необходимость максимально возможного снижения присутствия соединений серы в нефтепродуктах, с другой, приводят к росту объемов производства элементной серы, поскольку экологически более опасные вещества - сернистый ангидрид, сероводород и меркаптаны – в любом случае должны преобразовываться в менее опасные формы серы /2/.

В настоящее время сера хранится в открытых блоках над землей во многих странах: Канаде, США, Польше, Ираке, Мексике, России, Голландии, то есть в районах с различными климатическими условиями: в Средиземноморском климате, в зоне лесного климата, в сухом и жарком климате пустыни и в холодном климате. В больших объемах сера хранится в  Канаде, Казахстане и Франции.

Образование серы в Казахстане обусловлено необходимостью очистки нефти месторождения Тенгиз (в Атырауской области) от сероводорода и других серосодержащих компонентов, выполняемой согласно экологическим требованиям к производимым товарным нефтепродуктам.

В связи с этим ТОО «Тенгизшевройл» (далее ТШО) уделяет пристальное внимание решению  проблем утилизации и определению оптимальных рынков сбыта серы – продукта очистки нефти с месторождения Тенгиз.

Однако, из-за цикличности сбыта серы на внутреннем и мировом рынке и транспортных ограничений на железнодорожных путях сера комовая временно хранится на серных картах ТШО.

На Тенгизском нефтяном месторождении применяется технология хранения в виде больших твёрдых блоков на специальных открытых площадках. Блок формируется послойно заливкой горячей расплавленной жидкой серы, которая остывает с образованием твёрдой (комовой) серы /3/.

Хранение больших объёмов серы в виде блоков – наиболее эффективное решение на сегодняшний день, подтверждённое международным опытом.

Диоксид серы образуется в самом серном блоке – в макропорах происходит окисление сероводорода с образованием диоксида серы. Однако, происходящие реакции не позволяют диоксиду серы выйти из блока, так как сероводород реагирует с образовавшимся диоксидом серы и превращается в серу. Выход из блока диоксида серы пренебрежимо мал для его учета.

Уравнение реакции соединения сероводорода с сернистым газом с образованием серы элементарной /4/:

H2S + O2 Þ SO2 + H2O

H2S + SO2 Þ S + H2O

Выбросы диоксида серы рассчитываются с учетом:

·  выбросов сероводорода в количестве около 8 тонн в год (по данным ИХН);

·  периода полураспада сероводорода – 30 минут.

Расчет проводится по формуле:

С SO2 (от H2S) =

t =

С SO2 =

где СSO2 – концентрация диоксида серы, образованного из сероводорода на расстоянии S от серных карт, мг/м3;

СH2S – концентрация сероводорода на расстоянии S от серных карт, рассчитанная из модели, мг/м3;

S – расстояние от серных карт до точки оценки, м;

V – скорость ветра, м/сек;

t1/2 – время полураспада сероводорода, сек.

Результаты оценки существующего воздействия открытого хранения серы Тенгиза РК на окружающую среду позволяют сделать вывод, что влияние серных карт на окружающую среду ограничено производственной площадкой, на которой производятся технологические операции с серой. Моделирование уровня загрязнения атмосферного воздуха показало отсутствие загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами в концентрациях, превышающих нормативные величины за пределами производственной площадки. Этот вывод сделан на основании результатов покомпонентной оценки воздействия, позволившей выявить, что на компоненты природной среды в пределах санитарно – защитной зоны серных карт оказывается незначительное по интенсивности воздействие.

 

литература

1.     «Оценка воздействия на окружающую среду открытого хранения серы на Тенгизе» [Заключительный отчёт], ТОО Республиканский научно – производственный и информационный центр «Казэкология», Атырау-Алматы, 2007.

2.     «Оценка состояния окружающей среды в районе хранения комовой серы на открытых площадках Тенгизского нефтяного месторождения» Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Географический факультет Экспертно-аналитический центр по проблемам окружающей среды «Экотерра», Москва , 2004 г.

3.     Институт химических наук им А.Б. Бектурова  «Отчет по проекту «ОВОС для объектов открытого хранения серы на Тенгизе», Алматы 2007.

4.     Московский Государственный Университет им М.В. Ломоносова. Сводный отчет по темам «Экогеохимическая оценка условий хранения комовой серы на открытых площадках Тенгизского нефтяного месторождения и разработка предварительных рекомендаций по экологической оптимизации способа ее складирования»; «Оценка состояния окружающей среды в районе хранения комовой серы на открытых площадках Тенгизского нефтяного месторождения», Москва,2004.